死区时间处理机制——软件实现

amazinghit

近来在开发一款ARM用于控制电机，不过该芯片不具有硬件死区时间的功能。若要软件插入死区时间，存在几个问题，请各位给点意见，感激涕零。

1. 对称死区时间和不对称死区时间那种更好一些（对称是指管子提前关，延迟开，不对称的情况就是仅延迟关）。

2. 不知道TI的DSP中死区时间机制，例如1us的死区时间，当采用不对称方式时，加入计算得到的某一相开通时间尚不足1us，那么此时应该如何处理，有可能的结果是根本就不开，或者是都由提前关断来实现，这个问题比较烦，希望大家给点好建议。

补充一个问题，关于SVPWM的。

实际SVPWM计算出来的占空比有可能某些时候会比较小，非常小，这个时间不足以让功率器件打开在关闭，这样会不会造成什么不良影响，看过一些程序，多数都没有对这个占空比的数值做限制，但有那么一个程序还真是限制了最短的开通时间，请教一下大家这个需不需要做处理。

lbz0123

1、我见过的多数用对称的 原因不是很了解
2、时间过小的话建议不打开
3、考虑IGBT开关时间 如果实际占空比小于要求的最小时间 应该做限制
楼主可以考虑两项调变看看

amazinghit

回复 2# lbz0123

这个有没有什么可以参考的资料呀。不过看来好像没有多少人对这个研究过，毕竟c 2000系列的有硬件SVPWM的功能。谢谢啦。

red0608

死区时间都是怎么确定的啊？另外，硬件和软件应该怎么配合啊？

foretell

SVPWM不是在輸出功率很大時，才有機會DUTY開很小嗎?
而且都會對限制最大的輸出電壓限制才對.
不然就在DUTY 50%附近，不會有這個問題.

archdevil

1、对称死区好点，防止炸管子，另外补偿也有很多现成的方法。
2、很多对最小开通时间没有限制，不加限制关系不大，反正有对称死区保证。如果想减少管子发热量，可以加入最小占空比的限制。波形好看些。

amazinghit

回复 5# foretell


有道理。只有在输出电压很大的时候才会使0矢量为0，不过这样的情况理论上来说是存在的吧。在设计程序的时候考虑限制电压就可以控制这个问题哈。那这个在一定程度上会降低电压利用率的吧。

amazinghit

回复 4# red0608


一般常用的电机控制器都是有硬件插入死区时间的功能、硬件生成SVPWM的功能，理论上软件不需要考虑死区时间的生成，但是有可能要考虑死区补偿的问题。至于死区时间的长短，可以根据实际需要，有些管子例如MOSFET或者IPM、IGBT之类的都有提如何确定死区时间。

yyzhb111

个人认为软件做死区意思不大；
死区保护本来就是防止软件产生的驱动信号存在问题；
通过软件应够能够实现立即关断，延时导通（死区机制）；
但是还是通过软件实现的，没有硬件可靠；
楼主可以控制芯片外加一片逻辑芯片（GAL、CPLD）来实现死区保护；

amazinghit

回复 9# yyzhb111

所言极是。
不过仅靠这样的硬件是不是不能实现对称的死区，除非是再延迟一个控制周期。

不过暂时是实现不了了。硬件已经做好鸟……失误啊失误.

yyzhb111

回复 10# amazinghit
能不能实现对称死区，那就得看你用的控制芯片和控制算法了

red0608

楼上所言极是，言之有理

amazinghit

我现在就是靠软件实现的对称死区，同时限制了最大输出电压，也就没有了我提到的问题。
软件实现没问题，借助外部的CPLD之类的也可以，只不过都有可能影响性能。
5楼说的就很对，在输出电压小的时候是不会出现我提到的问题，不过限制了输出电压就降低了电源利用率，效率达不到理想的效果。

lbz0123

死区的存在 是考虑IGBT有开通和关断延时 如果不加入死区可能导致IGBT上下臂出现同开而短路 是出于保护硬件的目的而添加的软件机能 怎么变成防止软件产生的信号有问题了?
这东西软件做起来也不难 关键看资源够不够 资源够的话每个桥臂给个TIMER
限制输出电压的话 楼主是限制电压还是调制比啊 如果母线电压偏低 或者干脆输入电压都偏低 你怎么办

amazinghit

回复 14# lbz0123


感谢楼上的回答。

以上讨论并非死区时间的意义。
不过也许是我描述的不清楚吧，硬件是TMS570, 基于ARM Cortex R4F核心的处理器，此处理器没有传统形式的定时器，其定时器是一个独立的类似于一个小CPU一样，具有独立的指令集。一般来说用C2000系列DSP完全不需要用软件实现死区。但是这个必须软件处理。

借用5楼的总结，问题可以这样描述，当输出电压接近于满幅值时，某一项的占空比计算结果可能非常小，此时死区时间可能要比占空比的时间还要长，我想硬件机理一般是延迟某个沿，但这样来看可能要把这个沿给延迟没了，我只是想知道C2000DSP在这种情况下具体是怎么做的。另外，对于出现这种极小的占空比，有可能无法使对应的管子完全开启，就来了关闭的命令，这样会不会有不良影响，没有经验因此想请教一下。前面已经有一些解答。

此硬件系统设计的背景就是电压会有很大的波动。限制输出电压即可避免出现如上描述的第一个问题（5楼说法即是）即不会出现。限制输出电压对此系统直接的影响就是降低了电压利用率，对效率是比较敏感的。

lbz0123

哦 这样哦 所以你现在的处理方法是限制输出 来避免小脉冲的出现 这样的话上下臂都要考虑的吧 恩 复杂
为什么要这样 就像你说的 利用率会降低啊 会影响带载能力吧
脉冲小就全闭啊 相电压会有变形 线电压还好啦
还有其他原因吗？

motorzbc

1，对称死区
2，电压限制
3，采用死区补偿机制

red0608

刚好我前几天遇到了这个问题，在启动过程中，由于alpha—beta电压很小，导致三个桥臂的占空比基本在50%左右，最后的结果是管子还没来得及导通就要关断，电机根本起不来。
最简单的办法，就是进行死区补偿，就是将开通/关断的时间进行修改补偿，使管子开通时间不受死区的影响。

hhs8546

回复 18# red0608

为什么占空比50%，管子就没来得导通就关断呢？

Mdriver

楼上看法还是值得参考的！